操作系统进程调度---优先级调度算法（抢占模式）

引言

最近学习了操作系统内诸多进程调度算法，动手实现了抢占式优先级调度算法

知识点

该算法又称为优先权调度算法，他既可以用于作业调度，又可用于进程调度。该算法中的优先级用于描述作业运行的紧迫程度。

两种类型：

非剥夺式（非抢占式）优先级调度算法。当一个进程正在处理上运行时，即使有某个更为重要或紧迫的进程进入就绪队列，仍然让正在进行的进程继续运行，直到由于其自身原因而主动让出处理机（任务完成或等待事件），才把处理机分配给更为重要或紧迫的进程。
剥夺式（抢占式）优先级调度算法。当一个进程正在处理机上运行时，若有某个更为重要或紧迫的进程进入就绪队列，则立即暂停正在运行的进程，将处理机分配给更重要或紧迫的进程。

两种优先级：

静态优先级。优先级是在创建进程时确定的，且在进程的整个运行期间保持不变。确定静态优先级的主要依据有进程类型、进程对资源的要求、用户要求。
动态优先级。在进程运行过程中，根据进程情况的变化动态调整优先级。动态调整优先级的主要依据有进程占有 CPU 时间的长短、就绪进程等待 CPU 时间的长短。

一般来说，进程优先级的设置有下面几点原则：

系统进程 > 用户进程。系统进程作为系统的管理者，理应拥有更高的优先权。
交互型进程 > 非交互型进程。与用户进行交互的进程需要被优先处理，即要有更高的优先级。
I/O型进程 > 计算型进程。频繁使用 I/O 设备的进程称为 I/O 型进程，I/O 设备的处理速度要比 CPU慢很多，所以将 I/O 型进程的优先级设置得更高，就有可能让 I/O 设备尽早开始工作，进而提升系统的整体效率。

代码实现（C++）

本程序使用两个栈，分别储存运行进程和进程优先级。
使用栈是为了解决一个进程被另一个进程抢占后的恢复问题，之所以不用一个栈来存储，是为了避免配有相同优先级但不同进程相遇的情况。

#include<iostream>
#include<string>
#include<windows.h>
#include<stack>       //  用来存储优先权
#include<list>        //  使用list存储PCB，考虑到无法模拟事件的顺序发生，故不使用队列 #define MAXNUM 1000 using namespace std;typedef struct pcb {int pID;            //  进程编号int level;          //  进程优先权float needTime;        //  需要运行时间   float reachTime;   //  到达时间float leftTime;     //  剩余运行时间
}PCB;void createProcess(int n, list<PCB> &plist) {        //  创建一个进程队列cout<<"请输入相应进程的进程编号、优先权、到达时间、运行时间(类似：1 1 0 4)"<<endl;for(int i=0;i<n;i++) {PCB p;cout<<"请输入第"<<i+1<<"个进程的信息："; cin>>p.pID>>p.level>>p.reachTime>>p.needTime;plist.push_front(p);}
}   int getWholeTime(list<PCB> &plist) {  //  获取所有任务的总时间 list<PCB>::iterator i;int sumTime = 0;for(i=plist.begin();i!=plist.end();i++) {sumTime += i->needTime;}return sumTime;
}void runProcess(int n, list<PCB> &plist) {       //  运行进程 int Clocker = 0;  //  定义一个计时器 stack<int> id_stack;  //  定义一个存放进程ID的栈 stack<int> level_stack;  //  定义一个存放优先权的栈 level_stack.push(0);id_stack.push(0);int sumTime = getWholeTime(plist);    //  获取总共运行时间 cout<<endl;while(Clocker<sumTime) {cout<<"时间片轮转一个单位..."<<endl;//    遍历找出当前时刻优先权最高的进程 list<PCB>::iterator i;for(i = plist.begin();i != plist.end();i++) {if(i->reachTime<=Clocker && i->level>=level_stack.top() && i->needTime>0) {if(i->pID != id_stack.top()) {id_stack.push(i->pID);level_stack.push(i->level);  }i->needTime--;  //  剩余运行时间减少1个单位 if(i->needTime == 0) {    //  若运行结束，对应优先权出栈 level_stack.pop();id_stack.pop();}cout<<"本次执行了进程: "<<i->pID<<endl;cout<<endl;break;} }Sleep(1500);Clocker++;    }
}/*测试用例：pID   level   reachTime   needTime1      2         0          32     4         2          13     1         4          34     3         6          2
*/  int main() {cout<<"请输入进程数量：";int n;cin>>n;if(n>MAXNUM) {        //过热保护 cout<<"CPU 即将爆炸，倒计时..."<<endl;Sleep(1000);cout<<"3..."<<endl;Sleep(1000);cout<<"2..."<<endl;Sleep(1000);cout<<"1..."<<endl;Sleep(1000);cout<<"喵~"<<endl; return 0;}list<PCB> plist;createProcess(n,plist);runProcess(n,plist);cout<<"结束！"<<endl; return 0;
}

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